电机实验指导书(自动化)

实验一单相变压器参数的测定
一、实验目的
通过空载和短路实验测定变压器的变比和参数。

二、预习要点
1、变压器的空载和短路实验有什么特点？实验中电源电压一般加在哪一方较合适？
2、如何用实验方法测定变压器铁耗及铜耗。

三、实验项目
1、空载实验
测取空载特性Uo=f（I0），Po=f（Uo）。

2、短路实验
测取短路特性U k=f（I k），P k=f（I k）。

四、实验设备
1、RTDJ03三相组式变压器
2、RTZN07智能功率表、功率因数表
3、RTZN08三相交流电流表
4、RTZN09三相交流电压表
五、实验方法
1、空载实验
（a）在三相调压交流电源断电的条件下，按图1-1接线。

被试变压器选用三相组式变压器RTDJ03中的一只作为单相变压器，其额定容量P N=77W，U1N/U2N=220/55V，I1N/I2N=0.35/1.4A。

变压器的低压线圈a、x接电源，高压线圈A、X开路。

（b）将控制屏左侧调压器旋钮向逆时针方向旋转到底，即将其调到输出电压为零的位置。

（c）合上交流电源总开关，按下“启动”按钮，便接通了三相交流电源。

调节调压器旋钮，使变压器空载电压Uo=1.2U N，然后，逐次降低电源电压，在1.2-0.5U N的范围内，测取变压器的Uo、Io、Po。

（d）测取数据时，U=U N点必须测，并在该点附近测的点较密，共测取数据6-7组。

（e）为了计算变压器的变比，在U N以下测取原边电压的同时测出副边电压，数据也记录于表1-1中。

表1-1
2、短路实验
（a）按下控制屏上的“停止”按钮，切断三相调压交流电源，按图1-2接线（以后每次改接线路，都要关断电源）。

将变压器的高压线圈接电源，低压线圈直接短路。

（b）将交流调压器旋钮调到输出电压为零的位置。

（c）接通交流电源，逐次缓慢增加输入电压，直到短路电流等于1.1I N为止，在（0.2-1.1）I N范围内测取变压器的U K、I K、P K。

中。

实验时记下周围环境温度（℃）
本实验应在尽量短时间内完成，因为变压器的绕组很快就发热，使绕组电阻增大，读数产生偏差。

六、实验报告
1、计算变比、由空载实验测取变压器的原副方电压的数据，分别计算出变比，然后取其平均值作为变压器的变比K。

K=U AX/Uax
2、绘出空载特性曲线和计算激磁参数
（1）绘出空载特性曲线U0=f（I0），P0=f（U0），COSΦ0=f（U）。

式中：
COSΦ0=P O/U O I O
（2）计算激磁参数
从空载特性曲线上查出对应于U O=U N时的I O和P O值，并由下式算出激磁参数
r m=P O/I O2
Z m=U O/I O
X m=√(Z m2-r m2)
3、绘出短路特性曲线和计算短路参数
（1）绘出短路特性曲线U K=f（I K）、P K=f（I K）、COSΦK=f（I K）。

（2）计算短路参数。

从短路特性曲线上查出对应于短路电流I K=I N时的U K和P K值，由下式算出实验环境温度为Φ（℃）时的短路参数。

Z´K=U K/I K
r´K=P K/I K2
X´K=√(Z k2-r K2)
折算到低压方
Z K=Z´K/K2
r k=r´K/K2
X K=X´K/K2
由于短路电阻rk随温度变化，因此，算出的短路电阻就按国家标准换算到基准工作温度75℃作时的阻值。

r k75℃=rkΦ×（235.5+75）/（234.5+Φ）
Z K75℃=√r2k75℃+X2K
式中：234.5为铜导线的常数，若用铝导线常数应改为228。

计算短路电路电压（阻抗电压）百分数
U K%=I N Z K75℃/U Nⅹ100%
U Kr%=I N r K75℃/U Nⅹ100%
U KX%=I N X K/U Nⅹ100%
I K=I N时短路损耗P KN=I2N r k75℃
4、利用空载和短路实验测定的参数，画出被试变压器折算到低压方的“Г”型等效电路。

实验二并励直流电动机
一、实验目的
掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。

二、预习要点
什么是直流电动机的工作特性和机械特性？
三、实验项目
工作特性和机械特性
保持U=U N和I f=I fN不变，测取n,T2、n=f(I a)及n=f(T2)。

四、实验设备
1、RTZN02智能直流电压表、电流表
2、RTZN12-1智能转矩、转速、功率表
3、RTDJ09三相可调电阻器（90Ω）
4、RTDJ10三相可调电阻器（900Ω）
5、RTDJ32直流并励电机
6、RTDJ45校正过直流电机
7、RTDJ47-1电机导轨、旋转编码器
五、实验线路及操作步骤
实验线路如图2-1所示。

R1用RTDJ09的180Ω的阻值，R f1用RTDJ10的1800Ω的阻值，R2选用DJ10的两个900Ω电阻的并联阻值，R f2用DJ10的两个900Ω电阻的串联阻值。

电动机选用RTDJ32直流并励电动机，RTDJ45校正过的直流电机作为电动机负载。

按照实验一方法起动直流并励电动机。

将电阻R1调到零，同时调节电枢电源电压值为220V，调节Rf2阻值，把I f2
，I=I N 调到100mA，再调节负载电阻R2和电动机的磁场调节电阻R f1，使电机满足额定值U=U
N
（I为电机的输入电流，I=Ia+I f1），n=n N，其励磁电流为额定励磁电流I f N，在保持U=U N和I f=I f N 不变的条件下，逐次减小电动机的负载，即将校正过的直流电机的负载电阻逆时针调到最大。

2-1中。

表中R a对应于环境温度为0℃时电动机电枢回路的总电阻，可由实验室给出。

六、实验报告
由表2-1计算出Ia、P2和η，并绘出n、T2、n=f(Ia)的特性曲线。

电动机输出功率P2=0.105nT2式中输出转矩T2的单位为N.m，转速n的单位为r/min。

电动机输入功率P1=UI
电动机效率η= P2/P1ⅹ100%
电动机电枢电流：I a=I-I fN
由工作特性求出转速变化率：△n=(n0-n N)/n Nⅹ100%
七、思考题
1．并励电动机的速率特性n=f(I a)为什么是略微下降？是否会出现上翘现象？为什么？上翘的速率特性对电动机运行有何影响？
2．当电动机的负载转矩和励磁电流不变时，减小电枢端电压，为什么会引起电动机转速降低？3．当电动机的负载转矩和电枢端电压不变时，减小励磁电流会引起转速的升高，为什么？4．并励电动机在负载运行中，当磁场回路断线时是否一定会出现“飞速”，为什么？
实验三三相异步电动机的工作特性
一、实验目的
用直接负载法测取三相鼠笼式异步电动机的工作特性。

二、预习要点
异步电动机的工作特性指哪些特性？
三、实验项目
负载实验。

四、实验设备
1、RTDJ35三相鼠笼异步电动机
2、RTDJ45校正过的直流电机y
3、RTDJ47-1电机导轨`旋转编码器
4、RTDJ10三相可调电阻器(900Ω)
5、RTZN07三相功率功率因数表
6、RTZN08智能存储式电流表
7、RTZN09智能存储式电压表
8、RTZN12-1智能转矩`转速`功率表
五、实验线路及操作步骤
二、实验报告
计算基准工作温度时的相电阻
作工作特性曲线P1、I1、η、S、COSФ1=f（P2）
由负载实验资料计算工作特性，填入表3-2中。

计算公式为：I1=（I A+I B+I C）/（3×31/2）
S=（1500-n）/1500
COSФ1=P1/3U1I1
P2=0.105nT2
η=P2/P1
式中I1——定子绕组相电流，A；
U1——定子绕组相电压，V；
S——转差率；
η——效率。

由损耗分析法求额定负载时的效率
电动机的损耗有：
铁耗P Fe
机械损耗P moc
定子铜耗P Cu1=3×I12×r1
转子铜耗P Cu2=P em×S
杂散损耗P ad取为额定负载时输入功率的0.5%。

式中P em——电磁功率，W；
P em=P1-P cu1-P Fe
铁耗和机械损耗之和为：
P0′=P Fe+P mec=P0-3×I02×r1
为了分离铁耗和机械损耗，作曲线P0′=f（U02）。

延长曲线的直线部分与纵轴相交于K点，K点的纵坐标即为电动机的机械损耗P mec，过P点作并行于横轴的直线，可得不同电压的铁耗P Feo
电机的总损耗∑P=P Fe+P mec+P Cu1+P Cu2+P s
于是求得额定负载时的效率为：η=（P1-∑P）/P1
式中P1、S、I1由工作特性曲线上对应于P2为额定功率P N时查得。

三、思考题
由直接负载法测得的电机效率和用损耗分析法求得的电机效率各有哪些因素会引起误差？。